基于时间序列的朱沱和寸滩水位变化特征分析

长江上游水位变化对防洪和航运等具有重要意义.本文基于朱沱和寸滩水文站近60年水文资料分析水位流量关系变化以及寸滩站受三峡回水影响的临界条件,并研究不受三峡回水影响下朱沱和寸滩的水位变化趋势以及三峡成库前后的水位变化幅度.结果表明：寸滩站受回水影响的临界流量随坝前水位增大而增大,当坝前水位大于163.5m时,寸滩站均受回水影响;近60年来朱沱站和寸滩站在不受三峡回水影响下,水位整体呈降低趋势;与三峡成库前相比,朱沱站和寸滩站水位累计降低幅度分别在2015年、2010年有趋势性增大,且随流量的增大而减小;朱沱站在2018年4 000m³/s时,水位累计最大降低幅度达0.7m, 20 000m³/s时,降低幅度为0.4m;寸滩站在2018年6 000m³/s时,水位累计最大降低幅度为0.75m, 20 000m³/s时,降低幅度0.25m.研究结果可为长江上游航道建设及维护等提供参考.     

发生炉煤气在电除尘器中爆炸与泄爆过程的数值模拟

为实现电除尘器在发生炉煤气净化中的应用,解决发生炉煤气的防爆与泄爆问题,文中采用RNG k-ε湍流及燃烧模型,对发生炉煤气在电除尘器中的爆炸及泄爆过程进行了数值模拟研究,分析了初始温度、初始压强、局部高氧气团对爆炸压力的影响,并对泄爆阀孔径对泄放效果的影响进行了研究。结果表明,最大爆炸压力随初始压力增大而线性增大,但随初始温度的升高而急剧下降;局部高氧气团爆炸使泄爆阀开启的临界直径为1.2 m,此时气团与电除尘器体积比为0.04;泄爆阀开启泄出的气体速度和温度较高,易引发二次爆炸;在1.4 m直径局部气团爆炸基础上,400 mm泄爆阀泄压时间为0.17 s,直径600 mm和800 mm泄爆阀的泄爆时间分别较之提高了72.3%和82.3%。     

神东矿区输水系统设计与水锤防护研究

神东矿区输水工程设计最高日取水量3.65万m³/d,输水管线总长48 070 m,输水方式采用重力流和两级加压长距离输水方式。本工程对输水系统进行了详细的水力计算,确定了水泵扬程及管材管径。利用分析软件,对系统的水锤进行了分析,并提出了“多功能水泵控制+压力波动预止阀+防水锤空气阀”的可靠水锤防护措施。同时,在系统重要节点处设置电动活塞式调流阀,联合水泵变频器对输水系统中各个节点的流量进行平衡和调节。     

考虑确定性表面形貌的O形圈密封性能分析

为测量O形密封圈应用在负压油介质环境中的密封泄漏率,构建了一套求解O形密封圈泄漏率的数值仿真算法,并辅以实验进行验证。利用真实表面形貌进行分区处理用于匹配接触压力分布,进而利用接触状态矩阵生成泄漏通道来模拟真实泄漏状况,通过观察泄漏通道的有无来判定密封是否泄漏,同时对平行平板泄漏模型进行改进使其适用于不同通道截面形状的泄漏率计算。对不同油压下的O形圈密封泄漏率进行计算,结果表明：当流体介质压力为0.07 MPa时,仿真所得密封泄漏率为1.717×10^-12 m³/s;当介质压力增大至0.09 MPa时,仿真所得密封泄漏率下降为1.525×10^-12 m³/s。比较不同介质压力下的接触应力分布,结果表明：随流体介质压力增加,密封接触区域接触应力分布增大,形成贯穿密封接触区域的泄漏通道范围减小,泄漏率减小。为验证仿真结果的合理性,将仿真结果与实验结果进行对比,结果表明：两者相对误差在10%左右,实验结果与仿真结果相符程度较好。     

乌梁素海及其周边水体222Rn的时空分布特征及其指示意义

对内蒙古自治区乌梁素海湖泊及其周边河渠、地下水中放射性同位素氡(²²²Rn)含量的时空分布特征进行了调查分析.结果表明：乌梁素海非灌溉期(2021年9月上旬)湖水、出入湖河渠水、近湖岸地下水的²²²Rn活度均小于灌溉期(2020年10月下旬),非灌溉期湖水的²²²Rn活度约为灌溉期的39%,表明灌溉入渗、排水过程改变了区域地下水水动力条件，加速了区域地下水的循环流动，增大了水循环系统中的²²²Rn活度；河湖²²²Rn活度的时空差异性显著，灌溉期湖水²²²Rn在总排干入湖区偏大，表明总排干退水是湖水²²²Rn的主要源项.非灌溉期湖水²²²Rn活度(129.72～194.59 Bq/m³)和退水渠内湖水²²²Rn活度(277.25 Bq/m³)均大于总排干内湖水²²²Rn活度(110.72 Bq/m³),指示...     

低渗致密油藏适度温和注水技术研究与矿场实践

为解决低渗致密油藏注水过程中,水相沿着裂缝水窜水淹、基质原油难采出、水驱采收率低等技术难题,以鄂尔多斯盆地延长组长₆储层为研究对象,开展驱替速度对水驱采收率影响的驱替实验并进行核磁测试分析,建立考虑毛管力的非稳态油-水两相水驱前缘推进数学模型,形成适度温和注水强度优化图版。结果表明,水驱油过程存在最佳驱替速度使得水驱采收率最大,实验中最佳驱替速度为0.06~0.08 mL/min。以延长油田ZC区块为例,调整注水强度为0.85~1.20 m³/（d·m）,采油泵沉没度控制在100~150 m,技术应用后水驱采收率从20%提高到24%。适度温和注水技术对低渗致密油藏提高采收率效果显著,研究成果为类似油藏高效注水开发提供了借鉴。     

金坛盐穴储气库上限压力提高试验

为了精确获取造腔层段最小主应力以确定盐穴储气库上限压力，确保气腔安全稳定运行且最大限度地发挥盐穴储气库的功能。在金坛储气库进行小型水力压裂地应力测试，测量5个层段的最小主应力，选取注采B井套管鞋处最小主应力22.5 MPa的80%，即18 MPa作为理论上限压力。上限压力的确定需进行数值模拟，研究表明，注采B井在上限压力18 MPa下满足气腔稳定性和密闭性的要求。根据注采站压缩机技术参数和安全考虑，金坛盐穴储气库确定了上限压力提高0.5 MPa的方案，且提压过程中利用实时微地震技术监测腔体及围岩的稳定性。经过现场提压试验，注采B井上限压力达到17.5 MPa，库容从3 481.06×10⁴ m³增加到3 590.39×10⁴ m³，工作气量从2 137.02×10⁴ m³增加到2 246.15×10⁴ m³，增加了5.11%。研究认为：虽然盐穴储气库行业普遍采用最小主应力的80%~85%的经验值作为盐穴储气库上限运行压力，但采取的上限压力需要进行数值模拟。通过理论模拟研究和现场试验，金坛盐穴储气库上限压力可以从当前的17.0 MPa提高到17.5 MPa。     

庆城页岩油后期补能注伴生气吞吐注采参数优化

页岩油的开发缓解了中国石油能源供应紧张的局势,是未来重要的接替资源。长7页岩油开发方式以天然能量为主,随着开发的进行存在产量递减快、采收率低等问题;长期天然能量开发地层能量亏空较大,亟须补充地层能量实现二次有效开发。针对以上问题,为探索有效补充能量、提高采收率方式,基于长庆某页岩油区块,开展室内实验对比不同种类气体与原油体系性质差异,并利用油藏数值模拟手段,建立矿场尺度数值模拟模型,优化伴生气吞吐补能技术政策。优化参数为注气量90×10⁴ m³、注入速度3×10⁴ m³/d、焖井时间20 d、吞吐轮次10轮。在整体统一优化的基础上,针对补能效果较差的井进行个性化注气量优化设计,单井注气量增大至150×10⁴ m³,保障所有吞吐井整体能量补充水平一致,进一步提升了注气吞吐增油效果,注气吞吐较衰竭开发累产油量可提高33%。研究探索了页岩油后期有效补能提采方式,研究成果为长庆页岩油实现注伴生气吞吐有效开发提供了理论依据。     

通道压裂支撑剂缝内分布规律研究

通道压裂是低渗透致密油气藏高效、低成本开发的关键技术,通过采用非连续簇团铺砂的方式,使裂缝中形成具有高导流能力的通道,但目前关于通道压裂的理论研究仍然处于起步阶段.因此,基于计算流体力学建立欧拉-欧拉固液两相流模型,对通道压裂过程中支撑剂的分布状态进行模拟,通过与实验结果进行对比,证明了所建立模型的有效性,并系统研究了不同中顶压裂液(纯压裂液脉冲段)黏度、支撑剂密度、泵注排量对通道压裂通道率的影响.结果表明,中顶压裂液的黏度从1 mPa·s增加到20 mPa·s,通道内平均通道率增加5%;支撑剂密度从1400 kg/m³增加到2000 kg/m³时,缝内通道率减小了7%;排量由3 m³/min增加到7 m³/min时,通道率由28%增加到33.5%后减小到31%.现场应用过程中应使用较高黏度中顶压裂液、较低密度支撑剂和合理的泵注排量以保证裂缝中形成有效支撑通道.     

高拱坝泄流诱发地基场地振动特性及泄流方案优化研究

为解决高坝泄流诱发地基及场地振动而导致的泄流安全问题,依托乌东德水弹性模型,研究了开孔方式和流量对边坡振动分布特性和水垫塘底部基岩的影响,并进一步探究不同流量级的减振优化方案.结果表明:①水垫塘底部基岩的振动分布主要受水舌落点位置影响,振动加速度峰值出现在水舌落点区域附近.流量对水垫塘基岩及边坡振动的影响,在不同开孔方式下存在一定差异.表孔泄流时,水垫塘基岩的振动量值随流量增加整体上呈先增大后基本保持不变的趋势;中孔泄流时,底部基岩的振动量值与流量呈明显的正相关关系;表中联合泄流时,当表孔开孔数大于中孔开孔数,较小流量也会诱发较大的基岩振动,当表孔开孔数小于中孔开孔数,基岩振动与流量呈大致的正相关关系;②边坡767 m高程处振动分布趋势与水垫塘底部相仿,量值有所减小.边坡827 m高程处的振动情况较为复杂,随流量变化没有明显分布规律;③同流量级下,中孔泄流、表孔开孔数小于中孔的开孔方式诱发振动较小,表孔泄流和表孔开孔数大于中孔的开孔方式诱发振动较大;④流量较小时,可优先采用中孔泄流,此时地基和边坡振动均比较小.流量较大、超过表孔和中孔单独泄流最大流量时,表中联合泄流应确保中孔开孔数大于表孔,同时适当增大表孔开孔数,分散水舌能量.     

长输油管道实验装置的设计与实现

该文探讨了油气储运工程方面的长输油管道实验装置的设计。这套装置有广泛的实用性,既可用于模拟原油、成品油管道输送,又可用于模拟油库工艺和管道异常工况,如泄漏监控等。装置由罐区、泵房、工艺管线、阀组、涡轮流量计、测控仪表、压力变送装置、温度变送装置和SCADA控制系统等部件组成,可完成多种输油工艺、油库工艺和异常工况模拟。整套装置可微机控制全程,也可由人工手动完成各种仿真模拟与实验研究。     

海上稠油火烧油层物理模拟实验研究

为探索海上稠油火烧油层开发的可行性,针对渤海稠油油藏开展了火烧油层物理模拟实验。根据石油沥青组分测定法,分析渤海稠油原油组分;通过热失重与扫描量热同步热分析仪测试活化能等高温氧化反应动力学参数;采用一维燃烧管实验模拟评价燃烧稳定性及驱油效果。研究结果表明,渤海稠油组分特征与国内陆上油田相似;稠油高温氧化活化能为157 kJ/mol,与陆上油田相近;油藏火驱前缘推进稳定,燃烧前缘最高温度773 K左右,出口CO₂浓度长期稳定在12%以上,高温氧化燃烧状态良好;火烧驱油效率95.1%,空气油比548 m³/t,驱油效果较好。研究成果为海上稠油油藏火烧油层开发提供技术支持。     

致密油藏CO_2驱综合效益评价

致密油藏储量大,开发成本高,实现经济开发至关重要。以C油田致密油藏典型区块为例,采用直井—水平井联合布井方式,通过数值模拟,讨论了5种不同渗透率级别、8种排距下CO2驱的开发效果,结合经济评价指标分析不同油价下CO2驱的经济效益。研究表明,当前油价下,渗透率在0.1×10-3~1×10-3μm2时,建议C油田致密油藏典型区块采用注CO2开发方式;缩小排距,采出程度提高,内部收益率降低,建议根据C油田开发方针和原则选择合适的排距;增加生产年限,累计采出程度提高,经济效益呈现降低趋势,建议C油田根据自身情况需要选择合理的生产年限。     

横向滑坡载荷作用下埋地PE管道的损伤数值模拟

埋地燃气输送管道服役环境复杂,其中滑坡地质灾害严重威胁管道的服役安全。本文以埋地聚乙烯(PE)管道为研究对象,利用ABAQUS有限元软件模拟了横向滑坡载荷作用下的管道损伤行为,探讨了滑坡参数(滑坡体位移量)、管道埋深以及内压对PE管力学性能的影响。研究结果表明:滑坡作用下埋地PE管最大偏移、最大Mises应力和最大主应变均位于管轴向横截对称面上。管道最大Mises应力随滑坡位移量的增大而增大,管底为管道最终屈服点,屈服主要原因为管横截面被压扁变形。管道未屈服时,最大Mises应力随内压的增大呈现先减小后增大的现象,最大主应变随内压的增大而增大。最大Mises应力和最大主应变均随埋深的增大而增大。     

基于流固耦合的水下发球管汇力学及振动特性分析

水下发球系统具有可利用生产流体发球、不停井发球的优势,在现阶段与未来海洋油气开发具有广阔的应用前景。水下发球管汇结构复杂,存在多处弯管、变径三通,生产流体压力高,而发球流程工艺引起的管汇结构变形与振动情况尚不清晰。本文采用数值模拟的方法,计算了某水下发球管汇在发球工况中,流固耦合条件下管汇结构的位移、应力分布及振动情况。发现阀门的开关瞬间是压力变化幅度最大的特征时刻,也是引起管道位移、振动情况最严重的特征时刻; 明确了管道结构风险位点为管汇结构末端,最大位移约为5.69 mm,主要由X方向贡献,最大等效应力为233.13 MPa,主要集中分布在T型管、弯管内侧处;提出了针对性的优化支撑方案,管汇结构最大位移降低至3.53 mm,低阶模态频率增幅约为1.74%~20.54%,说明管汇结构的安全性得到了提高。所得结论可为水下发球管汇的设计、运行提供理论依据。     

基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性,以换热系数和压降作为评价指标,用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明：翅片间距对压降影响最大,管纵向间距对空气侧换热系数影响最大;一种优化组合为风机风量1 450 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm,另一种优化组合为风机风量1 700 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm;使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。     

流体在组合式吸液芯中的流动阻力

对水在组合式多孔吸液芯中的流动阻力进行了试验研究和数值模拟,分析其中金属纤维毡的厚度和水的流动状态对组合式吸液芯中流动阻力的影响.通过试验得出了组合式吸液芯的渗透率以及流动阻力压降的表达式.研究表明:组合式吸液芯的渗透率随着金属纤维毡的厚度增加而减小,在金属纤维毡厚2、3和4mm时,渗透率分别为336×10 - 12、242×10 - 12、104×10-2 m2.水在湍流状态时需要考虑惯性效应对流动阻力的影响,且流速越大影响越大.在准确获得渗透率和惯性摩擦系数的前提下,Fluent 6.3能较为准确地模拟流体在组合式吸液芯内的流动情况.     

油气润滑输送管内流动特性实验研究

通过实验观察法及数值模拟手段研究了油气两相流体在输送管内的流型,并利用差压传感器测量了管内流动压力损失,进一步对试验结果进行了理论分析,总结出油气润滑输送管内压力损失的经验公式。通过对油气流型的研究,发现油气润滑输送管内为波浪—环状流流型,油、气速度变化、对环状流的流动特性有影响。     

基于DEM-FEM耦合的滑坡作用下输气管道动力响应分析

油气长输管道输送距离长,途径地形地貌复杂多样,沿途地质灾害频发对油气管道的安全输送造成严重威胁与破坏。本文以联络线输气管道横向滑坡为例,通过离散元与有限元单向耦合方式,对管道进行滑坡作用下的动力响应分析。首先通过EDEM离散元软件模拟滑坡过程中土体颗粒对管道的动态冲击过程,分析在滑坡过程中土体颗粒与管道的接触变化以及受力变化,然后将管道所受最大滑坡推力作为荷载导入ANSYS中,模拟得到在滑坡及内压协同作用下管道的应力和位移分布,最后将模拟结果与线上监测数据进行对比。结果表明：由离散元模拟得到滑坡作用下输气管道受力时程变化曲线,在第3秒管道受到的滑坡推力最大,将其导入有限元中模拟得到滑坡段管道等效应力、剪切应力与位移分布云图,将等效应力与实际监测数据进行对比,计算得到相对误差在7.30%以内,因此表明该模型具有一定的可靠性。